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Installations solaires en hiver: affronter la neige et la glace

Torben Schröder

En hiver, le rayonnement solaire est plus faible qu’en été. Une installation solaire peut donc convertir moins d’énergie. Faut-il pour autant arrêter votre système photovoltaïque ou solaire thermique pendant les mois froids? Surtout pas. Dans cet article, nous vous expliquons pourquoi vous devriez continuer à utiliser les installations solaires en hiver.

Le toit en bois d’une maison est entièrement recouvert de panneaux solaires. Au premier plan, des masses de neige s’accumulent, à l’arrière-plan, on peut voir un massif montagneux.
© Getty Images/iStockphoto

Dans cet article

L’énergie solaire en hiver: voici les facteurs déterminants

Notre soleil constitue la source d’énergie de votre installation solaire. Plus les rayons du soleil sur les panneaux solaires d’un système photovoltaïque sont nombreux, plus ce dernier produit de l’électricité. La quantité de cette électricité solaire utilisable est appelée rendement solaire. Cependant, le niveau de rendement dépend également d’autres facteurs:

  • plus l’installation est proche de l’équateur, plus le rayonnement global est important. Il s’agit de la part d’énergie solaire qui atteint réellement la surface de la terre. En effet, c’est à l’équateur que le chemin des rayons du soleil vers la surface de la terre est le plus court.
  • Plus l’emplacement de l’installation solaire est haut, plus les valeurs de rayonnement global sont élevées. Car ici aussi, le trajet des rayons du soleil est plus court que dans une vallée, par exemple.
  • Plus le soleil est haut dans le ciel, plus le rayonnement global est important. Le potentiel de production d’énergie est donc plus important à midi et plus faible le matin et le soir. De plus, dans l’hémisphère Nord, elle est généralement plus faible en hiver qu’en été.

Deux types d’installations solaires courants sont disponibles pour les ménages privés:

  • avec ses panneaux solaires, le système photovoltaïque convertit l’énergie solaire en électricité qui peut être utilisée à n’importe quelle fin. Les mois les plus froids ne représentent que 25 à 30% du rendement total.
  • La situation est similaire pour une installation de thermie solaire. Grâce à ses capteurs, celle-ci transforme l’énergie solaire en chaleur qui sert à chauffer l’eau pour vos besoins. Avec le rendement approprié, ce système permet d’alimenter toute une maison individuelle pendant les mois les plus chauds, c’est-à-dire de mai à septembre. Plus il fait froid, moins l’installation de thermie solaire suffit comme source primaire.

Production d’électricité solaire: un exemple de calcul pour la Suisse

Ici, en Suisse, les conditions topographiques sont très variées: nous avons des vallées ombragées, le plateau vallonné et des régions alpines. Selon l’endroit, le gain potentiel d’énergie solaire diffère. En moyenne, cela représente chaque année 1 100 kilowattheures par mètre carré (kWh/m2). À des altitudes extrêmes, il est même possible d’atteindre une moyenne de 1 600 kWh/m2, soit à peu près autant que sous le soleil d’Espagne, par exemple.

Voici une comparaison théorique de la production d’électricité prévue entre Winterthour, sur le plateau, et Jeizinen, dans le canton du Valais. Cette comparaison est basée sur un exemple de calcul effectué par le WWF Suisse. Les valeurs sont indiquées en kilowattheures (kWh) et s’appliquent à une installation photovoltaïque d’une capacité d’un kilowatt-crête (kWc), ce qui, dans les ménages privés, correspond approximativement à une surface sur le toit équipée de panneaux solaires de sept à dix mètres carrés.

  • Mois
  • Winterthour
  • Jeizinen
  • Janvier
  • 30 kWh
  • 90 kWh
  • Février
  • 50 kWh
  • 85 kWh
  • Mars
  • 80 kWh
  • 115 kWh
  • Avril
  • 100 kWh
  • 130 kWh
  • Mai
  • 110 kWh
  • 115 kWh
  • Juin
  • 115 kWh
  • 105 kWh
  • Juillet
  • 125 kWh
  • 105 kWh
  • Août
  • 120 kWh
  • 120 kWh
  • Septembre
  • 85 kWh
  • 115 kWh
  • Octobre
  • 70 kWh
  • 125 kWh
  • Novembre
  • 30 kWh
  • 115 kWh
  • Décembre
  • 25 kWh
  • 100 kWh
  • Somme
  • 940 kWh
  • 1320 kWh

À mesure que les températures baissent, la production dans les deux régions diminue. À Jeizinen, cependant, le rendement global est environ 40% plus élevé. De plus, la perte est beaucoup moins variable pendant les mois froids.

À titre de comparaison: un ménage moyen de quatre personnes en Suisse enregistre une consommation annuelle d’électricité d’environ 5000 kWh. Ce ménage aurait donc besoin de cinq fois plus de panneaux solaires que l’exemple de Winterthour dans le calcul ci-dessus. L’installation devrait donc avoir une capacité d’au moins cinq kWc.

Vue sur un toit entièrement équipé de panneaux solaires et partiellement recouvert de neige.

En fonction de la position du soleil par rapport à l’installation solaire, les panneaux doivent être orientés de manière plus ou moins raide.

Installation solaire: l’orientation optimale

L’orientation est comme une vis de réglage pour l’efficacité de l’installation solaire – surtout en hiver. Dans le cas d’une installation photovoltaïque, on distingue deux types de rayonnement solaire différents:

  • Le rayonnement solaire direct présente le plus haut niveau de rendement. Il s’agit de rayons solaires qui frappent directement les panneaux de l’installation.
  • Le rayonnement diffus comprend les rayons solaires diffusés avant d’atteindre les panneaux du système. Cela se produit, par exemple, à travers la poussière, mais aussi la vapeur d’eau présente dans le brouillard et les nuages. L’installation utilise également le rayonnement diffus, le rendement est toutefois plus faible.

Afin d’utiliser efficacement le rayonnement solaire direct à tout moment, l’angle d’inclinaison de l’installation solaire devrait théoriquement être ajusté entre l’été et l’hiver – par exemple, au moyen de panneaux solaires réglables. En effet, en hiver, le soleil est plus bas sous nos latitudes. L’angle d’inclinaison idéal tout au long de l’année, c’est-à-dire un compromis pour l’été et l’hiver, est compris entre 30 et 35 degrés. L’installation utilise ainsi très efficacement les fortes radiations à pic pendant les mois d’été, mais utilise aussi suffisamment les radiations plus faibles et plus horizontales pendant les mois d’hiver.

Plus vous vivez haut, plus vous devez incliner les panneaux solaires pour obtenir le niveau de rendement le plus élevé. Pour les endroits situés dans les Alpes, comme Jeizinen situé à environ 2 000 mètres au-dessus du niveau de la mer dans notre exemple ci-dessus, un angle de 55 à 65 degrés est recommandé.

Pour une installation de thermie solaire, vous devez traiter l’orientation de manière légèrement différente. En effet, contrairement à l’électricité d’une installation photovoltaïque, dont vous avez besoin toute l’année, la chaleur de chauffage d’une installation de thermie solaire est surtout nécessaire en hiver. Par conséquent, vous devez également optimiser les capteurs pour les mois d’hiver. Cela signifie qu’il faut toujours les pencher davantage, c’est-à-dire avec un angle d’inclinaison de 60 à 70 degrés.

Vue sur des panneaux solaires sur un toit légèrement enneigé.

Une fine couche de neige n’entrave que très peu le fonctionnement des panneaux solaires.

L’influence de la neige

En raison de l’altitude généralement assez élevée par rapport aux autres pays européens, de nombreuses personnes en Suisse sont touchées par des chutes de neige importantes. On pourrait supposer qu’une couche de neige nuirait à une installation solaire. Or cela n’est normalement pas le cas:

Une neige légère n’affecte en rien la stabilité ou la fonctionnalité d’une installation photovoltaïque. Les rayons UV du soleil qui fournissent l’énergie passent facilement à travers une couche de neige de 15 centimètres d’épaisseur. Lors de la facturation, vous n’observerez qu’une légère perte de production inférieure à 10%.

À l’inverse, de grandes quantités de neige fraîche et de la neige ancienne qui change d’état représentent un réel danger. Un exemple: dix centimètres de neige poudreuse pèsent environ dix kilogrammes par mètre carré. Selon la météo et l’âge, la neige peut devenir humide avec le temps. La même couche pèse alors déjà 40 kilogrammes. En cas de gel, la charge serait déjà de 90 kilogrammes. Cela peut rapidement devenir trop lourd pour les panneaux solaires sensibles. Selon la construction, c’est aussi une valeur critique pour votre toit.

Ainsi, en fonction des conditions météorologiques, jugez par vous-même s’il est nécessaire de dégager les panneaux solaires de cette charge.

Attention: ne grattez en aucun cas la glace de la surface, car cela pourrait endommager la technologie très sensible. Elle fondra toute seule sous l’effet d’un fort rayonnement solaire.

Les propriétaires d’une installation de thermie solaire peuvent également se réjouir de la neige en toute sérénité. La perte d’énergie qui en résulte est, là aussi, marginale. Néanmoins, après des précipitations extrêmes, nous vous conseillons également de déblayer la neige sur les capteurs.

Les principales questions et réponses en un coup d’œil

Puis-je également faire fonctionner mon installation solaire en hiver?

Vous devriez absolument faire fonctionner votre installation solaire en hiver, car celle-ci peut également utiliser l’énergie solaire pendant les mois froids et la convertir à vos fins.

Le soleil brille-t-il aussi fort en hiver qu’en été?

Sous nos latitudes, le soleil est plus bas en hiver qu’en été, raison pour laquelle le rayonnement solaire est plus faible.

Une installation solaire produit-elle autant d’énergie en hiver qu’en été?

En raison du faible rayonnement du soleil, le résultat sera plus faible. Dans les régions de basse altitude, le rendement d’une installation photovoltaïque en hiver atteint seulement le quart de celui obtenu en été.

Puis-je augmenter le rendement de mon installation solaire en hiver?

L’angle d’inclinaison fait office de facteur décisif pour le rendement. Pour les panneaux solaires d’un système photovoltaïque, la valeur de compromis entre les mois d’été et d’hiver est comprise entre 30 et 35 degrés. Les capteurs solaires d’une installation solaire thermique doivent toujours être installés à un angle plus prononcé afin de mieux capter les rayons du soleil, plus bas en hiver, et produisent ainsi la chaleur de chauffage nécessaire de toute urgence.

Dois-je dégager la neige de mon installation solaire en hiver?

En cas de faible chute de neige, vous n’avez rien à entreprendre, car les rayons UV peuvent passer à travers la couche. Vous devez, en revanche, enlever les grandes masses de neige humide pour soulager l’ancrage de l’installation solaire sur le toit.

Conclusion: utiliser l’énergie solaire toute l’année

Qu’il fasse froid ou chaud dehors, que le soleil brille ou qu’il neige, une installation photovoltaïque ou de thermie solaire sera toujours performante. Même en hiver. Selon que vous viviez au-dessus ou en dessous du niveau de la mer, cela vaut la peine d’ajuster l’angle d’inclinaison de vos panneaux solaires ou de vos capteurs solaires.

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